Наука и техника: прошлое и настоящее

Памятные даты

1 января. 75 лет со дня рождения американского физика-теоретика корейского происхождения Бенджамина Ли. Работы лежат в области теории элементарных частиц, квантовой теории поля, теории рассеяния, космологии. Одним из первых начал исследовать группу SU/(6)-симметрии (середина 60-х гг.) и выяснять физическую природу пси-частиц (1975–1976). Установил кварковый состав семейства 9 псевдоскалярных и 7 очарованных мезонов. Независимо от других доказал, что единые полевые теории слабых и электромагнитных взаимодействий могут быть перенормированы, предсказал тяжёлый лептон (1972).

В конце 1976 г. совместно с американскими учёными К. Квигом и Г. Такером предложил мысленный эксперимент, чтобы исследовать поведение сил электрослабого взаимодействия при сверхвысоких энергиях. Были смоделированы столкновения между парами W, Z и бозонами Хиггса, хотя ко времени проведения теоретических исследований ни одна из этих частиц ещё не была обнаружена. В ходе эксперимента учёные обратили внимание на слабую взаимосвязь между силами, создаваемыми бозонами Хиггса. При распространении этих вычислений на сверхвысокие энергии, проведённые расчёты имели смысл, если масса бозона Хиггса не была слишком большой, приблизительно меньше, чем 1 ТэВ. Если бозон Хиггса легче 1 ТэВ, слабые взаимодействия сохраняются, а теория надёжно работает при всех энергиях. В том случае, когда частица Хиггса оказывается тяжелее, чем 1 ТэВ, слабые взаимодействия значительным образом усиливаются вблизи от этого масштаба энергий, что приводит к появлению необычных процессов, происходящих с частицей. Пороговое значение для массы этой частицы означает, что когда Большой адронный коллайдер превратит мысленный эксперимент в реальный, будет обнаружен либо сам бозон Хиггса, либо другие не менее интересные явления.

4 января. 70 лет со дня рождения английского физика Брайана Дэйвида Джозефсона. С 1962 г. изучает свойства сверхпроводимости. Будучи аспирантом, в 22 года, предсказал новый вид туннелирования – джозефсоновское туннелирование – и ряд эффектов, связанных с ним (джозефсоновский переход, джозефсоновское излучение, джозефсоновский плазменный резонанс и др.). Открыл явление прохождения электронов через тонкий слой диэлектрика, помещённый между двумя сверхпроводящими металлами (стационарный эффект Джозефсона); обнаружил, что если к контакту приложить разность потенциалов, то через него пойдёт осциллирующий ток с частотой, зависящей только от величины приложенного напряжения (нестационарный эффект Джозефсона). Установил, что оба эффекта очень чувствительны к магнитному полю в области контакта. Открытие эффектов Джозефсона оказало существенное влияние на современную физику. Они позволили уточнить величину постоянной Планка, способствовали созданию принципиально нового квантового стандарта напряжения, используемого ныне во многих национальных бюро стандартов, конструированию сверхчувствительных датчиков магнитного поля (сквидов – SQUID), применяемых для измерения магнитных полей живых организмов и обнаружения объектов, скрытых под поверхностью. На основе эффектов Джозефсона изготовлены чувствительные детекторы для измерения очень слабых напряжений. Широкое распространение получили джозефсоновские генераторы и приёмники электромагнитного СВЧ-излучения. В перспективе – применение быстродействующих компьютерных сетей с очень низким потреблением энергии, построенных на базе эффекта Джозефсона. В 1973 г. Б.-Д. Джозефсон (совместно с Л. Эсаки и А. Джайвером) был удостоен Нобелевской премии по физике «за теоретическое предсказание свойств тока через туннельный барьер, в частности эффекта, который общеизвестен как эффект Джозефсона». В последующие годы продолжал заниматься исследованиями сверхпроводимости и критических явлений, возникающих в системах вблизи точек перехода, проявил интерес к проблемам разума и интеллекта, занимался медитацией и ментальной теорией. Учёный известен также своей верой в существование паранормальных явлений. По его словам, лозунгом учёного должно быть «никому не верь на слово» (nullius in verba), что означает, «если все учёные хором отрицают какую-либо идею, это не следует считать доказательством того, что идея абсурдна, скорее следует тщательно изучить все причины такого мнения и решить, насколько это мнение обосновано».

8 января. 115 лет тому назад родился советский радиофизик, инженер и организатор науки Александр Львович Минц. Область исследований – радиотехника, физика и техника ускорителей. Создатель научных школ в области радиостроения и ускорительной техники. Участвовал в гражданской войне, командуя радиодивизионом Первой конной армии. В 1921 г. был переведён в Москву на должность начальника радиолаборатории Высшей военной школы связи, а в 1923 г. назначен начальником Научно-исследовательского института связи (НИИС) РККА. В эти годы разработаны теория и методы расчёта систем радиотелефонной модуляции, методы получения больших мощностей радиовещательных станций, созданы системы направленных антенн для сверхмощных радиостанций на длинных и коротких волнах, разборные мощные генераторные лампы, новые методы радиоизмерений. Совместно с П.Н. Куксенко разработал (1923) феррорегенеративную схему с настройкой контуров в диапазоне волн 500–20 000 м перемещением железного сердечника. Работы были непосредственно связаны с проектированием и строительством мощных радиостанций: им. А.С. Попова (1927), им. ВЦСПС (1929), им. Коминтерна (1933), РВ-96 (1938) и др., в которых использовались жёсткие коротковолновые вибраторы и многоэлементные решётки широкополосных вибраторов. Основатель нового научного направления – радиотехники и электроники мощных ускорителей заряженных частиц. Научный руководитель разработки систем радиоэлектроники для больших советских циклических и линейных ускорителей, в частности, дубнинского синхрофазотрона на 10 ГэВ, протонного синхротрона с сильной фокусировкой на 7 ГэВ (ИТЭФ), Серпуховского протонного синхротрона на 70 ГэВ (ИТЭФ). Возглавлял самостоятельную Радиотехническую лабораторию АН СССР (РАЛАН), в число основных разработок которой входило технологическое оборудование, системы оповещения, целеуказания, управления и связи зенитной ракетной системы С-25, а также мощный синхрофазотрон. Под его руководством (с 1954) разрабатывались и были созданы радиолокационные станции ЦСО-П, «Днестр», «Днепр», «Даугава», «Дарьял», «Дон» и их модификации для системы противоракетной обороны Москвы. Предложил новый принцип работы ускорителя – с автоматическим регулированием параметров ускорителя по информации, получаемой от ускоряемого пучка частиц (принцип автокоррекции). Выдвинул (1967) новый способ формирования вращающихся релятивистских электронных колец в вакууме. Обосновал (1969) возможность создания протонного синхротрона на энергию 4000–5000 ГэВ с использованием сверхпроводящих магнитов. В последние годы жизни уделял много внимания применению ускорителей в медицине. Участвовал (1973) в организации в Дубне совещания по борьбе со злокачественными опухолями. В 1985 г. имя академика А.Л. Минца было присвоено Радиотехническому институту Минрадиопрома.

14 января. 100 лет со дня рождения советского физика Василия Степановича Фурсова. Исследования в области теоретической оптики, квантовой статистики, ядерной энергетики. Совместно с А.А. Власовым разработал (1936) теорию расширения спектральных линий на основе учёта молекулярных взаимодействий. Теория получила широкую известность и признание в мировой науке и легла в основу многих теоретических и экспериментальных ис­следований по оптике. Исследовал флуктуации плотности идеального газа, подчиняющегося квантовым статистикам Бозе и Ферми, впервые установил законы взаимной зависимости флуктуации в двух пространственно разделённых элементах объёма газа. Полученные результаты были использованы для определения рассеяния рентгеновских лучей и света вырожденным электронным газом и гелием в сверхтекучем состоянии. В декабре 1941 г. был призван в армию, в рядах которой находился до 1944 г. и участвовал в боях на Калининском фронте. Впервые применил (1944) теорию параметрического резонанса для исследования устойчивости пучка движущихся частиц, указав при этом на возможность осуществления в ускорителях нового метода фокусировки пучка быстрых частиц на основе параметрического принципа повышения его устойчивости (метод жёсткой фокусировки). спустя несколько лет (1950–1952) этот принцип был предложен также Н. Кристофилосом, Э. Курантом, М. Ливингстоном и X. Снайдером. Автор первых теоретических работ по относительной разбраковке графита и урана для создаваемого реактора Ф-1 и строившегося на Южном Урале первого промышленного ядерного реактора. Вместе с И.В. Курчатовым участвовал в теоретическом рассмотрении процессов, происходящих в этих реакторах. После пуска реактора «А» стал (1948–1951) научным руководителем работ на нём и по заместителем И.В. Курчатова (до 1957) по уран-графитовым реакторам, строившимся в Челябинске-40, Томске-7 и Красноярске-26.

17 января. 165 лет тому назад в Петербурге родился русский физик Николай Александрович Гезехус. Образование получил в математическом отделении физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета. Был профессором в Томском университете, в 1888–1889 гг. – его ректором, с 1889 г. – профессор и ректор Санкт-Петербургского технологического института. Работы посвящены исследованиям вопросов молекулярной физики, в частности, сфероидального состояния жидкости, электричества, акустики, оптики и радиоактивности. В магистерской диссертации «Применение электрического тока к исследованию сфероидального состояния жидкостей» (1876) разъяснил противоречия разных наблюдателей относительно прохождения тока между жидким сфероидом и раскалённой поверхностью. Показал, что при нормальных условиях, когда сфероид спокоен, он отделён от накалённой поверхности слоем пара толщиной 0,03–0,16 мм. Объяснил образование некоторых форм градин. Установил зависимость остаточной деформации каучука от его плотности, температуры и поверхности. В работе «Исключительные свойства каучука» (1883) опытным исследованием опроверг гипотезу Гови, объясняющую свойства каучука присутствием в нём пузырьков воздуха. Установил закон, согласно которому звукопроводность твёрдых тел в форме пластинок пропорциональна поперечному сечению и обратно пропорциональна длине пластинок. Построил акустическую чечевицу; получил наиболее точные значения скорости звука в воздухе. Изменение электропроводности селена под влиянием света объяснил (1883) диссоциацией молекул и установил закон для этого явления, подтвердив его последующими экспериментами. Электризацию, обусловленную трением, разбрызгиванием и распылением, объяснял с точки зрения электронной теории. Занимался изучением шаровой молнии (1899–1901) и теплового действия радия. Создал ряд оригинальных измерительных приборов и приборов для лекционных демонстраций, в частности, воздушный калориметр, гигрометр, амперметр и др. Под его редакцией появились переводы книг: «Очерки из естествознания» Тиндаля (1876), «Свет» Тиндаля (1877), «Теория звука в приложении к музыке» Блацерна (1878), «Лекции об электричестве» Тиндаля (1878). Разработал курсы лекций «Основы электричества и магнетизма» и др. В 1911–1918 гг. был редактором физической части «Журнала Русского физико-химического общества».

18 января. 130 лет тому назад в Вене родился физик-теоретик Пауль Эренфест. Основные труды посвящены обоснованию статистической механики, квантовой теории, теории относительности, теории фазовых переходов. Окончил (1904) Венский университет, где под руководством Л. Больцмана изучал кинетическую теорию и термодинамику. Университетские курсы стимулировали его заняться теоретической физикой. В то время была распространена практика учёбы более чем в одном вузе, поэтому Эренфест поступил в Геттингенский университет, который являлся важнейшим центром математической и теоретической физики. В 1907 г. вместе с женой, физиком Т.А. Афанасьевой, переехал в Санкт-Петербург, где познакомился с А.Ф. Иоффе и другими русскими физиками, читал лекции в Петербургском политехническом институте, вёл на дому теоретический семинар. Однако, изолированный от научного общества и без шансов на постоянную преподавательскую работу, он через несколько лет решил вернуться в Западную Европу. Первым предложил использовать (1910) математическую логику в технике. Совместно с Т.А. Афанасьевой провёл (1911) логический анализ статистической механики (модель урн) и выдвинул квазиэргодическую гипотезу. С 1912 г. профессор Лейденского университета (Нидерланды). В квантовой теории разработал метод адиабатических инвариантов (1916), сформулировал теорему о средних значениях квантово-механических величин (теорема Эренфеста, 1927). Совместно с Р. Оппенгеймером рассмотрел (1931) статистические свойства атомных ядер и установил, что ядра с нечётным атомным номером подчиняются статистике Ферми–Дирака, а с чётным – статистике Бозе–Эйнштейна (теорема Эренфеста–Оппенгеймера). Пришёл к мысли о недостаточности существовавшей в то время протонно-электронной гипотезы строения ядер для объяснения экспериментальных результатов. Вывел (1933) так называемые соотношения Эренфеста, связанные с фазовыми переходами второго рода (например, при переходе жидкого гелия в сверхтекучее состояние, ферромагнетика в парамагнетик и т. п.). Оказал большое влияние на развитие теоретической физики в период двух великих открытий – теории множества и теории относительности. Блестящий лектор, педагог, почётный член ряда академий. Интересно, что в материалах следствия по делу арестованного НКВД в апреле 1938 г. физика-теоретика профессора Льва Ландау тогда уже покойный профессор П. Эренфест проходил как немецкий шпион, вербовавший советских физиков.

22 января. 120 лет тому назад родился советский физик Григорий Самуилович Ландсберг. Работал в области оптики, молекулярной физики, прикладной спектроскопии. Участвовал в экспедициях по наблюдению полного солнечного затмения в Киеве (1914) и Мальмбергете (Швеция) (1927). Был в научных командировках в Швеции и Германии (1927), Голландии и Германии (1930), во Франции (1945). Отличительной особенностью работ учёного является их высокий теоретический уровень, сочетающийся с высокой техникой физического эксперимента. Основная научная деятельность связана с исследованиями в области спектроскопии. Первый обширный цикл работ посвящён исследованию молекулярного рассеяния света в кристаллах. Для преодоления трудностей, обусловленных крайне малой абсолютной интенсивностью молекулярного рассеяния света и маскирующим фоном рассеяния на неоднородностях и загрязнениях среды, нашёл изящное решение, заключавшееся в измерении температурной зависимости интенсивности рассеянного света, что позволило впервые обнаружить молекулярное рассеяние света (зависящее от температуры) и отделить его от рассеяния на загрязнениях в кристалле (от температуры не зависящего). С помощью разработанной методики была изучена абсолютная интенсивность молекулярного рассеяния в кристаллическом кварце и каменной соли. Изучена также связь интенсивности рассеянного света с длиной волны и температурой. В настоящее время эта методика общепринята при изучении рассеяния в кристаллах. В дальнейших работах этого цикла рассмотрел вопросы теории молекулярного рассеяния, трактуемые как дифракция света на ультрафиолетовых волнах, распространяющихся в кристаллах. выполнил исследования рассеяния света в неравномерно нагретых кристаллах, позволяющие выяснить ряд особенностей распространения ультразвуковых волн в кристаллах. Исследования по молекулярному рассеянию света в кристаллах, проводившиеся в тесном сотрудничестве с академиком Л.И. Мандельштамом, привели (1928) к фундаментальному открытию совершенно нового физического явления – комбинационного рассеяния света, независимо и одновременно с Ч. Раманом и К.С. Кришнаном, открывшими это же явление в жидкостях. комбинационное рассеяние является мощным орудием оптического исследования строения вещества, позволяющим выяснить тонкие черты строения молекул, исследовать межмолекулярные силы и решать практические задачи (например, анализировать состав моторных топлив). Вместе с академиком Л.И. Мандельштамом открыл (1931) явление селективного рассеяния света, наблюдаемое при рассеянии парами металла света с частотами, близкими к собственной частоте колебаний атомов паров, и сопровождающееся резким увеличением интенсивности рассеянного света и нарушением обычной зависимости интенсивности рассеянного света от длины волны. Второе направление работ относится преимущественно к развитию методов и аппаратуры для спектрального анализа металлов и сплавов и применения их в промышленности. Школа Г.С. Ландсберга за 15 лет разработала методы спектрального анализа, создала оригинальные конструкции спектральных аппаратов, организовала их производство и внедрила спектральный анализ в промышленность (метод быстрой маркировки легированных сталей и цветных сплавов, визуальные и фотографические методы количественного анализа при контроле выплавки металла с целью избегать брака на производстве). Автор известного курса оптики, редактор популярного трёхтомника «Элементарный учебник физики».

23 января. 170 лет тому назад родился немецкий физик-оптик, создатель теории формирования изображений в микроскопе и технологии важных разделов оптико-механической промышленности Эрнст Карл Аббе. Окончив классическую гимназию, поступил в Йенский университет, учился также в Гёттингене. В числе его учителей были математик Б. Риман и физик В. Вебер. Защитив диссертацию в Гёттингенском университете (1861), в течение двух лет преподавал физику в Физическом обществе Франкфурта-на-Майне, давал частные уроки. В 1863 г. получил должность приват-доцента, лектора по математике, физике и астрономии в Йенском университете. В 1866 г. изобретатель Карл Цейсс предложил молодому физику заняться созданием научных основ приборостроения, необходимых для организации поточного производства микроскопов и других оптических приборов. Учёный приглашение принял. Разработанная им теория формирования изображений несамосветящихся объектов включала важнейший принцип – условие синусов, – налагающее ограничение на соотношение фокусных расстояний объектива и окуляра и на длину трубки микроскопа. Аббе ввёл понятие «числовая апертура», связывающее истинную апертуру объектива с показателем преломления стекла и длиной волны излучения. Оба этих принципа оказались справедливыми применительно и к электронным микроскопам, созданным полвека спустя. Сконструировал целый ряд оптических приборов: в 1867 г. – фокометр (прибор для измерения фокусных расстояний), в 1869 г. – апертометр (прибор для измерения апертуры) и рефрактометр (прибор для измерения показателя преломления), ныне носящий его имя. Активно занимался также изготовлением оптических стёкол. Создал (1874) ряд новых марок оптического стекла. Спустя пять лет совместно с химиком О. Шоттом разработал материал, в котором полностью реализовалось условие синуса. Этот вид стекла проложил путь к созданию нового типа апохроматических линз (конденсоров Аббе). Кроме различных микроскопов, совместное предприятие выпустило ряд других приборов: устройства для подсветки к микроскопу (в Англии такое устройство называется просто Аббе), рефрактометры Аббе и др. Основал (1891) товарищество «Карл Цейсс», устав которого впоследствии лёг в основу социального законодательства Пруссии.

 

Владимир Николаевич Белюстов – учитель физики высшей квалификационной категории, почётный работник общего образования РФ, ветеран труда. Окончил физмат БГПИ в 1979 г., педагогический стаж 28 лет. Работал учителем физики и математики в Каширской школе, затем 13 лет – на выборных комсомольских и административных должностях, с 1995 г. – учитель физики МОУ БЦО. Победитель всероссийского конкурса в рамках ПНПО «Лучшие учителя России», лауреат конкурсов «Учитель – учителю» (2007), «Педагогические инновации (2009).